(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子（１１２）の伝送を管理する方法であって：
液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を利用して、ビーム状（１１５）の光子（１１２）を液体（１０４）中に伝送（１１９）するための複数のパラメータ（１３０）を特定して複数の選択パラメータ（１３６）を形成し；
複数の選択パラメータ（１３６）を使用して、ビーム（１１５）状の光子（１１２）を対象物（１２０）まで液体（１０４）中に伝送（１１９）して光子（１１２）の伝送を形成する
ことを含み、
伝送（１１９）するステップが更に、
気泡、熱、圧力、塩分、イオン化粒子、及び、エネルギー力のうちの少なくとも一つから選択されたエフェクタ（２２２）を使用して、複数の選択パラメータ（１３６）を使用して、ビーム（１１５）の経路（１１７）に沿って液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を変化させ、
経路（１１７）に沿ってビーム（１１５）を伝送（１１９）する
ことを含む、
方法。
【請求項２】
複数の選択パラメータ（１３６）を使用してビーム（１１５）状の光子（１１２）を対象物（１２０）まで液体（１０４）中に伝送（１１９）するステップが：
複数の現在のパラメータ（１３５）から複数の選択パラメータ（１３６）へ光子（１１２）の液体（１０４）中の伝送を修正する
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の選択パラメータ（１３６）を使用してビーム状（１１５）の光子（１１２）を対象物（１２０）まで液体（１０４）中に伝送（１１９）するステップが：
ビーム（１１５）の複数の特性（１３２）を設定する
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ビーム（１１５）の複数の特性（１３２）を設定するステップが：
ビーム（１１５）の複数の特性が（１３２）、方向、焦点、電力、傾き、傾斜角度、位相、波長、振幅、開口サイズ、及び波面のうちの少なくとも一つから選択される、ビーム（１１５）の複数の特性（１３２）を設定する
ことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
初期ビーム（１４１）状の初期光子（１３９）を対象物（１２０）まで液体（１０４）中に伝送（１１９）して、初期伝送（１３７）を形成し；
初期伝送（１３７）に応じて液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を特定する
ことをさらに含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記伝送に応じて、液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を特定するステップが：
ビーム（１１５）状の光子（１１２）の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成し、
前記応答から液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を特定する
ことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ビーム（１１５）状の光子（１１２）の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成するステップが：
ビーム（１１５）状の光子（１１２）の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成し、屈折及び反射は、ビーム（１１５）状の光子（１１２）が液体及び空気の間の遷移部に接触したことへの応答である
ことを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
光子（２２４）を生成する光子生成システム（２０４）と、
波面管理システム（２０２）に関連する光子生成システム（２０４）によって生成された光子（２２４）の複数の特性を制御する波面管理（２０２）システム
を含み、
波面管理システム（２０２）が、気泡、熱、圧力、塩分、イオン化粒子、及び、エネルギー力のうちの少なくとも一つから選択されたエフェクタ（２２２）を使用して、複数の選択パラメータ（１３６）を使用して、ビーム（１１５）の経路（１１７）に沿って液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を変化させて、前記ビーム（１１５）を経路（１１７）に沿って伝送（１１９）するように構成されている、
装置。
【請求項９】
波面管理システム（２０２）が、液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を使用して、ビーム（２０６、２０８、２１０）状の光子（２２４）を液体（１０４）中に伝送するための複数のパラメータを特定して、複数の選択パラメータ（１３６）を形成し、複数の選択パラメータ（１３６）を使用して、ビーム（１１５）状の光子（２２４）を対象物（１２０）まで液体（１０４）中に伝送するように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
波面管理システム（２０２）が、複数の現在のパラメータ（１３５）から複数の選択パラメータ（１３６）に液体（１０４）中の光子（２２４）の伝送を修正するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
波面管理システム（２０２）が、光子生成システム（２０４）によって生成された光子（２２４）の複数の特性（１３２）を変化させるように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
光子生成システム（２０４）が、レーザーシステム、変形可能なミラーシステム、及びレンズシステムのうちの少なくとも一つを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
波面管理システム（２０２）が、
ビーム（２０６、２０８、２１０）状の光子（２２４）の焦点を合わせるように構成されている光学システム（２０５）
をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ビーム（２０６、２０８、２１０）状の光子（２２４）が移動する複数の媒体（２１４）の複数の特徴を検出することができるセンサ（２１５）
をさらに含む、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１５】
波面管理システム（２０２）が、ビーム（１１５）の複数の特性（１３２）を設定するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
波面管理システム（２０２）が、ビーム状の光子（２２４）の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成し、前記応答から液体（１０４）の複数の特徴（１３４）を特定するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
波面管理システム（２０２）がさらに、第１媒体の第１の複数の特徴を特定し（２１００）、第２媒体の第２の複数の特徴を特定し（２１０２）、第１媒体及び第２媒体間の遷移部の第３の複数の特徴を特定し（２１０４）、及び第２媒体中の対象物の位置を特定し（２１０６）、第１の複数の特徴、第２の複数の特徴、第３の複数の特徴及び対象物の位置を使用して、第１媒体内で光子を含む光信号を生成する（２１０８）ように構成されており、光信号が第１媒体、遷移部、及び第２媒体を通って伝播し、対象物において複数の所望の特性を有して対象物に到達する、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、光子の伝送、具体的には２つの物体間で光子を伝送する方法及び装置に関するものである。さらに具体的には、本発明は、ある環境において２つの物体間で光信号を伝送する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーは多数の異なる用途において使用されている。レーザーとは誘導放出プロセスを介して光子を放出させるデバイスである。レーザー光は普通、空間的に可干渉性である。言い換えると、レーザーによって放出された光は、細い低発散ビームであってよい、又は例えばレンズ等の光学部品の使用を通してこの種のビームに変換することが可能である。
【０００３】
レーザーは、複数の異なる用途において使用することができる。例えば、レーザーを使用して材料を処理することができる。例えば、レーザーは切断、溶接、洗浄、及びその他の好適な作業に使用することができる。さらに、レーザーはまた目標物の特定、測距、及び通信においても使用可能である。
【０００４】
レーザーは長距離を伝送できるビームを生成するが、レーザービームが通過する環境によりレーザービームの距離及び/又は有効性が縮小される恐れがある。さらに具体的には、レーザービームの光子は液体、固体、又は気体中を伝播する時に拡散、及び/又は散乱する可能性がある。例えば、水中でレーザービームが伝播すると、空気中を同じレーザービームが伝送されるのに比べてさらに散乱及び拡散する結果となる。
【０００５】
レーザービームに使用される波長の多くは水中を伝播することが可能である。これらのレーザービームは散乱する、及び/又は水に吸収されうる。ある波長のレーザービームは他の波長よりもよりたやすく伝播することができる。別の実施例では、氷を通って伝送されるレーザービームは、空中を伝送されるレーザービームと比べてさらに拡散及び散乱する。
【０００６】
光子損失又は弱小信号及び/又はシグニチャーを補うために、ある現在利用可能な解決法には、サイズの大きい孔を使用して光をさらに伝送する又は集束することが含まれる。これらの解決法により、通信、監視及び/又はその他の効果を改善することができる。しかしながら、この種の解決法には物理的な限界があり、短い距離、浅い深さ、及び遅い伝送速度において限られた機能性を提供するのみであり得る。
【０００７】
対象距離を特定するための監視及びセンサ機能に関しては、レーザーの代わりに他の種類のシステムが使われてきた。例えば、水中に位置しうる物体の距離を得るためにレーザーの代わりにアクティブソーナーが現在使用されている。同様に、水中の物体に対する標的照射にアコースティックソーナーもまた使用されてきた。
【０００８】
したがって、上述した一以上の問題だけでなく可能な他の問題を考慮する方法及び装置を有することは有利である。
【発明の概要】
【０００９】
ある有利な実施形態では、光子の伝送を管理する方法が存在する。ビーム状の光子を液体中に伝送するための複数のパラメータは、液体の複数の特徴を利用して特定され、複数の選択パラメータが形成される。ビーム状の光子は複数の選択パラメータを使用して液体中を対象物まで伝送され、光子の伝送が形成される。
【００１０】
別の有利な実施形態では、光信号の伝送を管理する方法が存在する。第１媒体の第１の複数の特徴が特定される。第２媒体の第２の複数の特徴が特定される。第１媒体及び第２媒体間の遷移に関する第３の複数の特徴が特定される。対象物の位置は第２媒体において特定される。光信号は、第１の複数の特徴、第２の複数の特徴、及び第３の複数の特徴、及び対象物の位置を使用して、第１媒体内で生成される。光信号は、第１媒体、遷移部、及び第２媒体を通って伝播し、対象物において複数の所望の特性を有して対象物に到達する。
【００１１】
さらに別の有利な実施形態では、装置は光子生成システム及び波面管理システムを含む。光子生成システムは光子を生成する。波面管理システムは光子生成システムが生成した光子の複数の特性を制御する。光子生成システムは波面管理システムと関連する。
【００１２】
さらにまた別の有利な実施形態では、光子の伝送を管理する方法が存在する。媒体の複数の特徴を利用して、ビーム状の光子を媒体内に伝送するための複数のパラメータが特定されて、複数の選択パラメータが形成される。ビーム状の光子は、複数の選択パラメータを利用して媒体中を対象物まで伝送される。
【００１３】
特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態において個別に達成することができる、または下記の説明及び図面を参照することによってさらに詳細を理解することができる更に別の実施形態と組み合わせることができる。
【００１４】
有利な実施形態を特徴づけていると思われる新規特性は添付の請求項に記載されている。有利な実施形態だけでなく、使用の好ましいモード、更なる目的及びその利点はしかしながら、添付の図面と併せて読むときに、本発明の有利な実施形態の下記の詳細説明を参照することによって最適に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有利な実施形態にしたがって光子が伝送される環境の図である。
【図２】有利な実施形態による発信源の図である。
【図３】有利な実施形態による光子の伝播を示す図である。
【図４】有利な実施形態による傾きが異なる光子を示す図である。
【図５】有利な実施形態による傾きが異なる光子を示す図である。
【図６】有利な実施形態による光子の拡散を示す図である。
【図７】有利な実施形態による光子の拡散を示す図である。
【図８】有利な実施形態による波面の位相を示す図である。
【図９】有利な実施形態による位相外の光子の波面を示す図である。
【図１０】有利な実施形態による光子の波面管理を示す図である。
【図１１】有利な実施形態によるマルチビームの伝送を示す図である。
【図１２】有利な実施形態にしたがって媒体の特徴を変化させることによる光子の伝送の管理を示す図である。
【図１３】有利な実施形態による表面に沿った光の曲がりを示す図である。
【図１４】有利な実施形態によるビームの伝送を示す図である。
【図１５】有利な実施形態による雲に反射した又は雲を通過するビームを示す図である。
【図１６】有利な実施形態にしたがって潜水艦が衛星に向かって光子を送っているところを示す図である。
【図１７】有利な実施形態による波面管理システムの使用を示す図である。
【図１８】有利な実施形態にしたがって潜水艦が光子を伝送しているところを示す図である。
【図１９】有利な実施形態にしたがって波面管理システムを利用して表面波状態を表した図である。
【図２０】有利な実施形態による波面管理システムを示す図である。
【図２１】有利な実施形態にしたがって光信号の伝送を管理するプロセスのフロー図である。
【図２２】有利な実施形態にしたがって複数の媒体、及び／又は複数の遷移部を特定するプロセスのフロー図である。
【図２３】有利な実施形態にしたがってビーム状の光子の伝送を追跡し制御するプロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで図面を参照し、具体的には図１を参照すると、有利な実施形態にしたがって光子が伝送される環境の図が示されている。これらの実例となる実施例においては、環境１００は複数の媒体１０２を含む。複数の媒体１０２は液体１０４、固体１０６、及び気体１０８のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１７】
例えば非限定的に、複数の媒体１０２は例えば惑星又は星等の天体の水、海、大気、大気圏外空間、透明固体、準不透明固体、がれき、水中生物、氷、ガラス、砂、及び／又はその他何らかの好適な媒体のうちの少なくとも１つを含むことができる。これらの実施例では、大気はガス状の大気、例えば地球の大気であり、これは空気とも呼ばれる。
【００１８】
本明細書で使用する表現である「少なくとも１つ」は、品目リストとともに使用されるときは、一以上のリスト品目の異なる組み合わせを使用することができ、リスト中の各品目のうちの一つのみが必要であり得ることを意味する。例えば、「品目Ａ、品目Ｂ、及び品目Ｃのうちの少なくとも１つ」は例えば非限定的に、品目Ａ、又は品目Ａ及び品目Ｂを含むことができる。この実施例はまた、品目Ａ、品目Ｂ、及び品目Ｃ、又は品目Ｂ及び品目Ｃも含むことができる。
【００１９】
環境１００内の複数の媒体１０２に２以上の媒体が存在する場合、これらの実例となる実施例において２つの媒体間には遷移部１１０が存在する。遷移部１１０は、例えば非限定的に、表面、波、へり、境界、及び／又は複数の媒体１０２内の２つの媒体間のその他何らかの好適な種類の遷移部を含むことができる。例えば、遷移部１１０は水と地球の大気との間の波であってよい。別の実施例では、遷移部１１０は水と氷の間の表面であってよい。
【００２０】
さらに別の実施例では、遷移部１１０は天体の大気内の液体層及び気体層の間の境界であってよい。非限定的に、別の実施例では、複数の媒体１０２及び複数の遷移部１１０は液体水素の層、ガス状ヘリウム及び水素雰囲気の層、蒸気エアロゾルの層、水蒸気、雲中の浮遊氷、及びアンモニア結晶、及び／又は真空の大気圏外空間を含むことができる。複数の媒体１０２及び複数の遷移部１１０についての上述した層のいくつかは、例えば木星等の惑星の大気中に含まれうる。
【００２１】
これらの実施例では、光子１１２は光信号１１６の形態である。光子１１２は一以上のビーム状で物体１１４間を伝送される。例えば、光子はこれらの実例となる実施例ではビーム１１５の形態で伝送される。ビーム１１５は物体１１４をつなげる。これら実例となる実施例では、物体１１４は発信源１１８及び対象物１２０を含む。発信源１１８はこれらの実施例では光子１１２を生成する。対象物１２０は光子１１２を受ける物体１１４内の物体である。このように、発信源１１８及び対象物１２０はビーム１１５によってつながっている。これら実例となる実施例では、ビーム１１５は発信源１１８から対象物１２０までわずかに発散するのみで移動する光子であってよい。
【００２２】
これら実例となる実施例では、ビーム１１５は発信源１１８から対象物１２０まで経路１１７に沿って移動する。この光子１１２の伝播によりこれら実例となる実施例では遷移部１１９が形成される。光子１１２は通信１２１、測距１２２、監視１２４、及び損傷の発生１２６のうちの少なくとも１つに使用されうる。通信１２１に使用されるときは、例えば非限定的に、データ、コマンド、プログラム、メッセージ、及びその他の情報等の情報を光子１１２によって形成された光信号１１６に含むことができる。損傷の発生１２６により対象物１２０に損傷１２８が生じさせることができる。
【００２３】
測距１２２を使用して、発信源１１８と遠隔物体１２３との間の距離を特定することができる。これらの実施例では、遠隔物体１２３は物体１１４内の物体であってよい。測距１２２及び監視１２４を利用して、他の作業に使用する遠隔物体を検出する及び／又は特定することができる。
【００２４】
測距１２２及び監視１２４におけるある実例となる実施例として、発信源１１８からビーム１１５状の光子１１２が伝送１１９される。光子１１２の伝送１１９は経路１１７に沿って遠隔物体１２３に向かって伝播する。光子１１２は遠隔物体１２３に反射する。光子１１２の伝送１１９はその後経路１１７に沿って続き、対象物１２０に向かって伝播する。この実例となる実施例では、対象物１２０は例えば非限定的に、センサシステムであってよい。このように、遠隔物体１２３は測距１２２及び監視１２４において検出される及び／又は特定されうる。さらに、発信源１１８から遠隔物体１２３までの距離もまた光子１１２の伝送１１９を通して特定することができる。
【００２５】
測距１２２及び監視１２４についてのこの実例となる実施例では、発信源１１８及び対象物１２０は同じプラットフォーム上に位置していてよい。他の有利な実施形態では、発信源１１８及び対象物１２０は別々のプラットフォームに位置することができる。プラットフォームは例えば非限定的に、潜水艦、船、航空機、地上局、地表下の物体、又はその他何らかの好適なプラットフォームであってよい。
【００２６】
他の有利な実施形態では、遠隔物体１２３は発信源１１８と通信可能でありうる。例えば、遠隔物体１２３は発信源１１８にフィードバックを送って光子１１２の伝送１１９が対象物１２０に到達するのを助けることができる。このフィードバックには、例えば、ビーム１１５を対象物１２０までわずかな発散のみで伝送するためにビーム１１５に実施できる調節についての情報を含むことができる。
【００２７】
ある有利な実施形態では、遠隔物体１２３は対象物１２０でのビーム１１５を監視して、複数の特性１３２についての情報を発信源１１８へ送ることができる。発信源１１８はこの情報を利用して、複数の所望特性１３８を有するビーム１１５伝送１１９を送ることができる。これら実例となる実施例では、遠隔物体１２３及び対象物１２０は別々のプラットフォーム上に位置することができる。他の有利な実施形態では、遠隔物体１２３及び対象物１２０は同じプラットフォーム上に位置することができる。さらに、遠隔物体１２３及び対象物１２０は物体１１４内の同じ物体の一部であってよい。
【００２８】
ある有利な実施形態では、ビーム１１５状の光子１１２を制御して、照準線の能力を超える監視１２４を提供することができる。例えば、複数の媒体１０２及び遠隔物体１２３の屈折及び／又は反射特性をビーム１１５状の光子１１２の制御に利用して、遠隔物体１２３に反射させ、遠隔物体１２３の照準線を超える監視１２４を提供するようにすることができる。同様に、ビーム１１５状の光子１１２を制御して、照準線の能力を超える損傷の発生１２６を提供することができる。損傷の発生１２６は、物理的な損傷及び／又は一時的あるいは永久的な機能の劣化を含むことができる。
【００２９】
光子１１２の伝送１１９は複数のパラメータ１３０を利用して行うことができる。これらの実例となる実施例では、ビーム１１５は複数の特性１３２を有している。これらの実例となる実施例では、複数のパラメータ１３０を調節する又は選択して、複数の媒体１０２内の各媒体についての複数の特徴１３４に基づき複数の所望の特性１３８を生成することができる。
【００３０】
一以上の異なる有利な実施形態は、複数の媒体１０２内の液体１０４中にビーム１１５状の光子１１２を伝送するための複数のパラメータ１３０を特定することができる。複数のパラメータ１３０は、これらの実例となる実施例では、複数の媒体１０２内の液体１０４の複数の特徴１３４を利用して特定される。当然ながら、複数の媒体１０２内の他の媒体についての複数の特徴１３４の特定が可能である。
【００３１】
複数の特徴１３４の特定は、発信源１１８から対象物１２０までの経路１１７に沿った複数の媒体１０２内の各媒体に基づくものであってよい。これらの実例となる実施例では、発信源１１８から対象物１２０までの経路１１７に沿った、初期ビーム１４１状の初期光子１３９の初期伝送１３７に応じて、複数の特徴１３４を特定することができる。
【００３２】
異なる有利な実施形態では、光子１１２の伝送１１９は複数のパラメータ１３０を利用して、例えば液体１０４等の媒体内での修正が可能である。例えば、ビーム１１５内の光子１１２及び液体１０４のうちの少なくとも一つについて、複数の現在のパラメータ１３５を特定することができる。伝送１１９は、ビーム１１５内の光子１１２及び液体１０４のうちの少なくとも一つについて、複数の現在のパラメータ１３５を複数の選択パラメータ１３６へ変更することによって修正可能である。言い換えると、伝送１１９の修正には例えば、光子１１２及び/又は液体１０４の修正が含まれうる。
【００３３】
複数の選択パラメータ１３６によって、ビーム１１５は複数の所望特性１３８を有して対象物１２０に到達することができる。これらの実例となる実施例では、ビーム１１５状の光子１１２は媒体内で修正されている間、パルス又は変調ビームで伝送することができる。
【００３４】
ある有利な実施形態では、複数の媒体１０２についての複数の特徴１３４は、ビーム１１５の複数のパラメータ１３０を使用して、複数の媒体１０２の経路１１７の少なくとも一部に沿って変更することができる。
【００３５】
経路１１７に沿ったビーム１１５の伝送により、複数の所望特性１３８について所望の値を得ることができる。ビーム１１５状の光子１１２の伝送に対する複数のパラメータ１３０の選択はまた、複数の媒体１０２内の媒体間の遷移部１１０において生じうる複数の特徴１３４を考慮することもできる。ビーム１１５状の光子１１２が対象物１２０まで移動するのに通るさらなる媒体についての複数の特徴１３４の特定において、異なる有利な実施形態は、複数の選択パラメータ１３６の選択においてこれらの追加の媒体を考慮して、複数の所望特性１３８を生成することができる。
【００３６】
環境１００の説明は、物理的又はアーキテクチャ的な制限を課すものではなく、異なる有利な実施形態を実行することが可能である。説明したものに加えて、及び/又は説明したものの代わりに他のコンポーネントを使用することができる。あるコンポーネントはある有利な実施形態では不必要でありうる。また、幾つかの機能性コンポーネントを説明するためにブロックが用いられている。一以上のこれらのブロックは、異なる有利な実施形態において実行するときに、異なるブロックと組み合わせて及び/又は異なるブロックに分けることが可能である。
【００３７】
例えば、ある有利な実施形態では、対象物１２０に加えて追加の対象物が存在しうる。この実施例では、発信源１１８は、対象物１２０に加えて追加の対象物へ伝送する光子１１２を生成することができる。さらに別の有利な実施形態では、複数の媒体１０２は単一の媒体のみを含むことができる。さらに別の有利な実施形態では、液体１０４に加えて、固体１０６、及び気体１０８も存在しうる。例えば、ビーム１１５状の光子１１２が液体１０４から気体１０８、そして真空を通って移動し対象物１２０に到達するのに通過する宇宙空間においては真空も存在しうる。
【００３８】
ここで、有利な実施形態による発信源を示す図２に注目する。この実例となる実施例では、発信源２００は図１の発信源１１８のある実行形態の一例である。この実例となる実施例では、発信源２００は波面管理システム２０２を含む。波面管理システム２０２は光子生成システム２０４、光学システム２０５、エフェクタシステム２０７、及びコントローラ２０９を含む。
【００３９】
光子生成システム２０４は光子を生成し、波面管理システム２０２はこの光子を制御してビーム状の光子を伝送することができる。この実例となる実施例では、発信源２００はビーム２０６、ビーム２０８、及びビーム２１０を伝送する。光子生成システム２０４は、レーザーシステム、変形可能なミラーシステム、レンズシステムのうちの少なくとも一つ、及び/又はビーム２０６、２０８、及び２１０を伝送できるその他何らかのシステムを含むことができる。一例として、光子生成システム２０４は非線形ブルーレーザーシステムであってよい。これらのブルーレーザーは、窒化ガリウムベースの半導体レーザー、その他の固体レーザー、ロッドレーザー、自由電子レーザー、化学レーザー、及び/又はその他何らかの好適な種類のレーザーであってよい。
【００４０】
ビーム２０８は、複数の媒体２１４内で対象物２１２に伝送される。これら実例となる実施例では、対象物２１２はレシーバ２１６、監視対象物２１８、及び武器対象物２２０を含む。この実例となる実施例では、ビーム２０６はレシーバ２１６によって使用される情報を含むことができる。ビーム２０８は監視対象物２１８に反射する及び/又は監視対象物２１８で跳ね返って発信源２００によって検出されうる。例えば、ビーム２０８はレシーバ２１１を使用して発信源２００によって検出可能である。ビーム２０８を利用して、発信源２００と監視対象物２１８の間の距離を特定することができる。ビーム２１０はこの実施例では武器対象物２２０に損傷を与えることができる。
【００４１】
異なる有利な実施形態では、ビーム２０６、２０８、及び２１０の生成は、複数の媒体２１４についての情報の特定に基づいて制御することができる。この情報は、複数の媒体２１４中の光子２２４を検出することを通して特定可能である。これらの実施例では、光子２２４はレシーバ２１１を使用して発信源２００によって検出されうる。レシーバ２１１は例えば非限定的に、光検出器、光トランジスタ、光電池、及び/又はその他何らかの好適な種類のレシーバ等の、光子を検出できる任意のデバイスであってよい。ある有利な実施形態では、レシーバ２１１は指向性光検出器の形態でありうる。
【００４２】
これらの異なる実例となる実施例では、波面管理システム２０２はビーム２０６、２０８、及び２１０の様々な特性を制御することができる。例えば非限定的に、波面管理システム２０２はビーム２０６、２０８、及び２１０の方向、ピント、電力、傾き、傾斜角、位相、波長、振幅、開口サイズ、及び波面を制御することができる。
【００４３】
これらの実例となる実施例では、波面とは、ある特性を共有する複数の光子である。この特性は例えば位相であってよい。これらの実施例では、波面は通常同じ位相を有する光子によって形成される一表面である。例えば、波面は線、平面、球の形状、又はその他何らかの好適な形状を有することができる。
【００４４】
ある有利な実施形態では、波面は近距離場、中距離場、及び/又は遠距離場で観察される均質の一連の特性であってよい。これらの実施例では、近距離場２２６、中距離場２２８、及び遠距離場２３０は発信源２００と対象物２１２の間の距離範囲である。
【００４５】
これらの場はビーム２０６、２０８、及び２１０の伝送経路に直交する複数の平面場を表す。図示したように、近距離場２２６は発信源２００に近接した距離範囲内の複数の平面場を指す。遠距離場２３０は、対象物２１２に近接した距離範囲内の複数の平面場を指す。中距離場２２８は近距離場２２６及び遠距離場２３０の間の複数の平面場を指す。
【００４６】
ある有利な実施形態では、ビーム２０６、２０８、及び２１０は同質であり、ガウス分布又は斑点分布を有し、複数のビームによって形成されていてよく、あるいは上記特性の幾つかを組み合わせたものを有することができる。これらの実施例では、ビーム２０６、２０８、及び２１０の分布は、電力、方向、ピント、傾き、傾斜角、位相、波長、振幅、波面の全体特性、及び/又は他の波面特性に関して、波面管理システム２０２によって制御可能である。
【００４７】
これらの実例となる実施例では、ビーム２０６、２０８、及び２１０は平面波の形を有することができる。実例となる実施例では、波面管理システム２０２は光子生成システム２０４によって生成される光子を制御して、ビーム２０６、２０８、及び２１０の様々な特性を制御することができる。例えば、これらの特性は、散乱、拡散、回折、屈折、吸収、反射、及びビーム２０６、２０８、及び２１０のその他の好適な特性を含むことができる。ビーム２０６、２０８、及び２１０のこれらの特性の制御はまた、ビーム成形とも呼ぶことができる。
【００４８】
これら実例となる実施例では、波面管理システム２０２は光学システム２０５及び/又は光子生成システム２０４を使用してビーム２０６、２０８、及び２１０を成形する。光子生成システム２０４によって生成された光子は、発信源２００から放出されると光学システム２０５を通って伝播する。光学システム２０５はビーム状の光子のピントを合わせるように構成されている。実例となる実施例では、光学システム２０５はレンズシステムを含むことができる。その他の有利な実施形態では、光学システム２０５はビーム２０６、２０８、及び２１０の光学特性を変更できる任意のシステムであってよい。
【００４９】
ある有利な実施形態では、光子生成システム２０４は、複数のレーザーのスイッチをオンまたはオフにする、及び/又はビームを調節することによってビーム成形に影響を与えることができる。これらの調節には、例えば非限定的に、電力、周波数、及び/又はビームの位相の変更、電磁場の誘導、ビームの機械的な操縦、及び/又はビームのその他何らかの好適な調節の実施が含まれうる。
【００５０】
波面管理システム２０２は、ビーム２０６、２０８、及び２１０状の光子が中を移動する複数の媒体２１４についての情報を感知するように構成されている。この感知は、例えばセンサ２１５等のセンサによって行うことができる。例えば非限定的に、センサ２１５は圧力、温度、塩分、水中生物の存在、同伴空気の存在、深さ、流れパターン、及び/又は複数の媒体２１４のその他の好適な特徴を感知するように構成することができる。実例となる一実施例として、センサ２１５は遠距離場２３０、中距離場２２８、及び近距離場２２６においてビーム２０６、２０８、及び２１０状の光子２２４を感知するように構成することができる。この感知は、対象物２１２があるところで、及び/又はないところで行うことができる。波面管理システム２０２はこの情報を利用して、複数の媒体２１４のビーム２０６、２０８、及び２１０の伝送への影響を判断する。
【００５１】
これらの影響に基づいて、波面管理システム２０２では光学システム２０５がビーム２０６、２０８、及び２１０の特性を制御するように構成される。このように、波面管理システム２０２では、光学システム２０５がビーム２０６、２０８、及び２１０を成形するように構成される。光学システム２０５はまた、例えば流れ及び渦等の複数の媒体２１４内の力、及び移動している発信源２００及び対象物２１２の上の複数の媒体２１４の流れのバランスを取るように構成されている。さらに、波面管理システム２０２ではまた、光学システム２０５がビーム２０６、２０８、及び２１０を対象物２１２に向けるように構成される。
【００５２】
これら実例となる実施例では、波面管理システム２０２はまた、エフェクタシステム２０７を使用してビーム２０６、２０８、及び２１０を成形することもできる。エフェクタシステム２０７は、ビーム２０６、２０８、及び２１０状の光子が中を通って移動する複数の媒体２１４の複数の特徴を変化させるように構成されている。例えば、エフェクタシステム２０７は、複数の媒体２１４を通してエフェクタ２２２を伝送するように構成することができる。
【００５３】
エフェクタ２２２には、例えば非限定的に、電磁場、レーザー、無線周波電磁界、Ｘ線、気泡、導管、熱、圧力、塩分、導波管、光ファイバー、イオン化粒子、エネルギー力、有機飽和吸収体、及び/又はその他任意の好適なエフェクタを含むことができる。これらの実施例では、エフェクタ２２２は、複数の媒体２１４の特徴を変化させるために使用される。エフェクタシステム２０７は、複数の媒体２１４の特徴を変化させて、経路に沿ってビーム２０６、２０８、及び２１０を成形する。
【００５４】
これらの実施例では、コントローラ２０９は光子生成システム２０４、エフェクタシステム２０７、レシーバ２１１、及び/又は波面管理システム２０２内のその他何らかの好適な要素を制御する。さらに、コントローラ２０９はセンサ２１５から情報を受信する。コントローラ２０９は複数の異なる方法で実行可能である。例えば、コントローラ２０９は、複数のコンピュータ、複数のプロセッサ装置、及び/又はその他何らかの好適な種類のコントローラであってよい。例えば、コントローラ２０９はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイを使用する高速コンピュータ又はマイクロプロセッサチップであってよい。
【００５５】
コントローラ２０９は、センサ２１５から情報２３２を受信する。コントローラ２０９は情報２３２に基づいて、複数の媒体２１４の複数の特徴を特定する。これらの実施例においては、複数の媒体２１４の複数の特徴を使用して複数の媒体２１４がビームの伝送に与える影響を判断することができる。
【００５６】
これらの実施例では、コントローラ２０９はまた、複数の媒体２１４内の光子２２４を検出するレシーバ２１１から情報２３２を生成することもできる。コントローラ２０９は情報２３２を使って光子生成システム２０４によってビーム２０６、２０８、及び/又は２１０の伝送を制御する。例えば、コントローラ２０９はビーム２０６、２０８、及び/又は２１０を伝送するために、光子生成システム２０４へ更新されたパラメータを送ることができる。光子生成システム２０４はこれらのパラメータを使用して、ビームの伝送を修正することができる。
【００５７】
これらの実施例では、コントローラ２０９はエフェクタシステム２０７によってエフェクタ２２２の伝送を制御する。例えば、情報２３２に基づいて、コントローラ２０９は複数の媒体２１４を修正するために、どのエフェクタ２２２をエフェクタシステム２０７によって伝送するかを制御することができる。さらに、コントローラ２０９はエフェクタ２２２の伝送の特徴を制御することができる。一実施例では、コントローラ２０９は情報２３２を使用して、光子生成システム２０４によってビームが伝送される間、複数の媒体２１４を通して伝送される熱の強度を判断する。
【００５８】
コントローラ２０９はまたレシーバ２１１を制御する。例えば、レシーバ２１１が指向性レシーバである場合、コントローラ２０９は情報２３２を使用してレシーバ２１１が指す方向を変更する。ある有利な実施形態では、コントローラ２０９はレシーバ２１１が複数の媒体２１４内で光子を検出する期間を制御することができる。
【００５９】
他の有利な実施形態では、レシーバ２１１及びコントローラ２０９は同じデバイスの一部であってよい。例えば、レシーバ２１１及びコントローラ２０９は、ホログラフィックイメージングデバイス２３４の一部であってよい。ホログラフィックイメージングデバイス２３４はレシーバ２１１における光子２２４の検出に基づきホログラフィックイメージを生成し検出することができる。ホログラフィックイメージは、光子生成システム２０４によるビーム２０６、２０８、及び/又は２１０の伝送前、伝送中、及び/又は伝送後に、複数の媒体２１４中の光子２２４の光学特性の変化を追跡するために監視される。この実施例では、コントローラ２０９はホログラフィックイメージを監視して情報２３２を生成する。光子生成システム２０４によるビームの伝送はその後、情報２３２を使用してコントローラ２０９によって制御される。
【００６０】
さらに別の有利な実施形態では、コントローラ２０９は光学システム２０５の構成を制御することができる。例えば、光学システム２０５がレンズシステムを含む時、コントローラ２０９は情報２３２を使用してレンズの位置を変更する、複数のレンズのレンズ処方を変更する、及び/又は光学システム２０５内部のレンズを変形させることができる。
【００６１】
したがって、波面管理システム２０２はこれらのビームが対象物２１２に到達した時に所望の特性を有するように、発信源２００から対象物２１２まで伝送されるときのビームの特性を管理する。言い換えると、波面管理システム２０２は、ビームが複数の媒体２１４を通って移動するときに、ビーム２０６、２０８、及び２１０の特性に発生しうる変化を調節する又は訂正するために、生成されたビームのパラメータへの調節及び/又は訂正を含むことができる。
【００６２】
ここで、図３〜７を参照すると、ビーム状の光子の伝播を示す図が有利な実施形態にしたがって示されている。これらの実施例では、ビーム状の光子は例えば図２の発信源２００等の発信源によって伝送することができる。さらに、発信源は例えば波面管理システム２０２等の波面管理システムを使用してビームを伝送することができる。
【００６３】
ここで図３を参照すると、光子の伝播を示す図が有利な実施形態にしたがって示されている。この実施例では、光子３００はビーム３０２状で伝送される。この実施例では、ビーム３０２状の光子３００は波面３０４、３０６、３０８、３１０、及び３１２を有する。ビーム３０２状の光子３００はまた、光線３１４、３１６、３１８、３２０、及び３２２によって特徴づけすることもできる。
【００６４】
この実施例では、ビーム３０２は発信源がビームを伝送できる最も高い強度で伝送される。この強度において、ビーム３０２状の光子３００は全て同じ傾きと方向を有する。言い換えると、光子３００は全て同じ傾きと方向に整列している。
【００６５】
ここで、有利な実施形態にしたがって、異なる傾きを有する光子を示す図である図４に注目する。この実施例では、ビーム３０２状の光子３００は図３に示すよりも実質的に低い強度で伝送される。この強度では、光子３００は異なる傾きを有する。さらに、この強度では、ビーム３０２状の光子４００のみが、図３の光子３００と同じ傾き及び方向で整列している。
【００６６】
ここで、有利な実施形態にしたがって、異なる傾きを有する光子を示す図である図５に注目する。この実施例では、ビーム３０２状の光子３００は図４に示すものよりも高いが、図３に示すものよりも低い強度で伝送される。この実施例では、光子５００及び光子５０２は両方、高い強度で伝送される図３の光子３００と同じ傾き及び方向で整列している。
【００６７】
ここで、有利な実施形態にしたがって、光子の拡散を示す図である図６を参照する。この実施例では、ビーム３０２の特性を変化させて、ビーム３０２状の光子３００を拡散させる。
【００６８】
ここで、有利な実施形態による光子の拡散を示す図である図７を参照する。この実施例では、ビーム３０２の特性を変化させて、ビーム３０２状の光子３００を拡散させる。図示したように、この光子３００の拡散は図６の光子３００の拡散と比較して減少しうる。
【００６９】
次に、有利な実施形態にしたがって、波面の位相を示す図である図８を参照する。この図示した実施例では、光子８０４及び８０６の経路８００及び経路８０２が図示されている。光子８０４及び８０６は例えば、図１の発信源１１８等の発信源によって生成される。さらに具体的には、光子８０４及び８０６は、例えば図２の光子生成システム２０４等の光子生成システムによって生成されうる。この実施例から分かるように、光子８０４及び光子８０６は波面管理システムによって位相内に収まるように調節される。
【００７０】
ここで、有利な実施形態にしたがって、光子が位相外にある波面を示す図である図９に注目する。この実施例では、光子９００及び９０２は例えば、図１の発信源１１８等の発信源によって生成される。さらに具体的には、光子９００及び９０２は例えば図２の光子生成システム２０４等の光子生成システムによって生成されうる。光子９００及び光子９０２はそれぞれ経路９０４及び経路９０６に沿って移動する。この実施例から分かるように、光子９０２に対し光子９００は位相外にある。
【００７１】
異なる有利な実施形態の波面管理システムは、波面内で光子の位相を管理するように構成されている。光子の位相の変化を利用して、ビームが対象物に到達するための所望の特性を有することを可能にし得る、光子含有ビームの特性を提供することが可能である。この種の波面管理だけでなく他の種類の管理を使用して、地表下の伝播、地表上の屈折、空気中の伝播、雲、及び他の現象によって発生しうる異なる要因を補正することができる。
【００７２】
例えば、空気中において、異なる有利な実施形態は、異なる気圧、スワール、エディ、温度勾配、及び／又は光子の伝送に影響する他の特徴を有しうる大気乱流を補正することができる。波面管理には、レーザーシステムから生成された後の光子に対して行うことができる光伝送調節を含むことができる。この管理には、光位相のシフティング及び／又はストレッチングが含まれうる。
【００７３】
ここで、有利な実施形態にしたがって、光子の波面管理を示す図である図１０に注目する。この実施例では、波面管理システム１０００は媒体１００３を介してビーム１００２状の光子１００１を伝送する。波面管理システム１０００は図２の発信源２００の波面管理システム２０２の一実行形態の一例でありうる。光子１００１は、所望の特性を有して対象物１００４に到達するように伝送される。言い換えれば、ビーム１００２状の光子１００１の伝送は、ビーム１００２が対象物１００４に到達するように方向付けされる。
【００７４】
この実施例では、ビーム１００２は媒体１００３において特性を有する。例えば、非限定的に、ビーム１００２は媒体１００３内で散乱し拡散する。ビーム１００２状の光子１００１が中距離場１００６に到達すると、光子１００１は拡散、散乱、及び／又は屈折する。近距離場１００６は例えば非限定的に、媒体、一つの媒体から別の媒体への媒体１００３の遷移、又は光子１００１が移動する他の何らかの媒体１００３の特徴であってよい。
【００７５】
この実施例では、波面管理システム１０００は光子１００１の伝送での中距離場１００６によって発生した変化を検出する。これらの影響に基づき、波面管理システム１０００は伝送中にビーム１００２の特性を制御するように構成されている。このように、波面管理システム１０００は、光子１００１が対象物１００４の方向に拡散するように、光子１００１を中距離場１００６に向かって方向付けするように構成されている。このように、波面管理システム１０００は光子１００１の焦点を対象物１００４に合わせるように構成されている。
【００７６】
ここで、有利な実施形態にしたがって、マルチビームの伝送を示す図である図１１に注目する。この実施例では、光子１１００は例えば、図２の発信源２００等の発信源によって伝送される。光子１１００はビーム１１０２、１１０４、及び１１０６状に伝送されて対象物１１０８に到達する。ビーム１１０２、１１０４、及び１１０６状の光子１１００は波面管理システム１１１０によって伝送される。これらのビームは、ビーム１１０２、１１０４、及び１１０６が全て対象物１１０８に到達するように方向付けされる。
【００７７】
ここで、有利な実施形態にしたがって、媒体の特徴を変化させることによって光子の伝送の管理を示す図である図１２に注目する。この実施例では、光子１２００は波面管理システム１２０１によって伝送され、対象物１２０２に到達する。波面管理システム１２０１は、図２の波面管理システム２０２の一実行形態の一例であってよい。ビーム１２０３の光子１２００の伝送は、媒体１２０４の変化を通して制御される。この実施例では、媒体１２０４の一部分１２０６は、ビーム１２０３状の光子の経路１２１０に沿って変化する。
【００７８】
この実施例では、波面管理システム１２０１はエフェクタ１２１２を使用して一部分１２０６を変化させる。エフェクタ１２１２は例えば図２のエフェクタ２２２等のエフェクタの一例であってよい。これらエフェクタは例えば非限定的に、温度、圧力、塩分、又はその他好適な特徴等の媒体１２０４の特徴を変化させることができる。エフェクタ１２１２は、例えば非限定的に、レーザービーム、Ｘ線、熱、圧力、有機飽和吸収体、イオン化粒子、及び/又はその他任意の好適なエフェクタを含むことができる。
【００７９】
ここで、有利な実施形態にしたがって、表面に沿った光の曲がりを示す図である図１３を参照する。この実施例では、ビーム１３００は発信源によって物体１３０４の表面１３０２に向かって伝送される。この発信源は例えば、図１の発信源１１８であってよい。表面１３０２の特性により、ビーム１３００が物体１３０４の表面１３０２周囲で曲げられる。波面管理システムは表面１３０２の特性と、ビーム１３００への表面１３０２の影響を利用する。
【００８０】
ここで、有利な実施形態にしたがって、ビームの伝送を示す図である図１４に注目する。この実施例では、ビーム１４００は例えば非限定的に図１の発信源１１８等の発信源によって伝送される。この実施例に示すように、ビーム１４００は、媒体１４０４の表面１４０２に沿って媒体１４０４を通って経路１４０１内を伝送されうる。
【００８１】
ビーム１４００は、経路１４０１の幅の中にビーム１４００の伝送が維持されるように曲げられる。例えば、媒体１４０４の圧力及び/又は温度を使用して、表面１４０２に沿ってビーム１４００を曲げることができる。他の実施例では、ビーム１４００は表面１４０２に軽く触れるように伝送することができる。表面１４０２への軽い接触は、表面１４０２の屈折及び/又は反射特性によって起こりうる。表面１４０２への軽い接触により、図に示すように、ビーム１４００が曲がり経路１４０１内を移動する。言い換えると、ビーム１４００は図に示すように経路１４０１内を表面１４０２に沿って軽く跳ねることができる。
【００８２】
この実施例にさらに示すように、ビーム１４００は媒体１４０４内で生成されることができ、それから媒体１４０８内を経路１４０６にしたがって進むことができる。この実施例では、媒体１４０８は例えば氷等の準不透明固体であってよい。媒体１４０８と媒体１４１０との間の遷移部は表面１４１２であってよく、媒体１４０８と媒体１４０４との間の遷移部は表面１４１４であってよい。表面１４１２及び表面１４１４の反射及び/又は屈折特性により、ビーム１４００が媒体１４０８内を経路１４０６にしたがって進むことが可能になりうる。
【００８３】
これらの実施例では、表面１４１２及び表面１４１４は継続的遷移部であってよい。その他有利な実施形態では、表面１４１２及び/又は表面１４１４は非継続的遷移部であってよい。これらの実施例では、これら非継続的特性の反射及び/又は屈折特性を使用して、経路１４０６に沿ったビーム１４００の伝播を制御することができる。ある有利な実施形態では、ビーム１４００は媒体１４１０内で発信されうる。さらに別の有利な実施形態では、ビーム１４００は表面１４０２から媒体１４０８に進入することができる。
【００８４】
ここで、有利な実施形態にしたがって、雲に又は雲を通って反射するビームを示す図である図１５に注目する。この実施例では、ビーム１５００は例えば図２の発信源２００等の発信源から伝送することができる。ビーム１５００は雲１５０２に向かって飛び、雲１５０２に反射する。雲１５０２の反射特性を使用して、ビーム１５００の伝送が制御される。このように、ビーム１５００の焦点は対象物１５０４に合わせられる。ビーム１５００は図１に示すように、複数の操作、例えば通信１２１、測距１２２、監視１２４、及び/又は損傷の発生１２６に使用可能である。
【００８５】
一実施例として、発信源は武器１５０６であってよく、対象物１５０４は船であってよい。この実施例では、対象物１５０４は敵の船であってよい。ビーム１５００は敵の船上のセンサシステムに焦点が合わせられる。ビーム１５００は、センサシステムが武器１５０６を発見することを防止するために使用される。この武器は例えば非限定的に、巡航ミサイルであってよい。
【００８６】
他の有利な実施形態では、発信源は送信機１５０８であってよい。送信機１５０８は例えば陸上構造、第２船、及び/又はその他何らかの好適な送信機であってよい。送信機１５０８は雲１５０２に向かってビーム１５１０を伝送することができる。ビーム１５１０は雲１５０２に向かって伝播し、ビーム１５００と同様に雲１５０２に反射する。送信機１５０８により対象物１５０４が武器１５０６を発見するのが防止される。
【００８７】
ここで、有利な実施形態にしたがって、衛星に向かって光子を送る潜水艦を示す図である図１６を参照する。この実施例では、潜水艦１６００は図１の発信源１１８の一実行形態の一例であってよい。潜水艦１６００は、複数の媒体１６０３を通して衛星１６０４に光子１６０２のビーム１６０１を送信する。これらの実施例では、複数の媒体１６０３は例えば、水１６０６、大気１６１６、雲１６２４、及び大気圏外空間１６２５を含むことができる。
【００８８】
潜水艦１６００は水１６０６を通して光子１６０２を伝送する。水１６０６の表面１６０８下では、ビーム１６０１は水１６０６の中で変化する。例えば非限定的に、ビーム１６０１は水１６０６の中で散乱、拡散、及び吸収されうる。ビーム１６０１状の光子１６０２が表面１６０８に向かって水１６０６の中を伝播する時、ビーム１６０１は例えばビーム１６０１の一部１６１０、１６１２、及び１６１４に散乱する。表面１６０８において水１６０６と大気１６１６との間の遷移部に到達すると、一部１６１０、１６１２、及び１６１４はさらに変化しうる。この実施例では、光子１６０２の一部１６１０、１６１２、及び１６１４は反射、散乱、及び屈折する。
【００８９】
例えば、非限定的に、一部１６１２は表面１６０８において屈折し、光子１６０２及びビーム１６０１の一部１６１８、１６２０、及び１６２２にさらに散乱する。これらの部分は大気１６１６を通って伝播する。同様に、一部１６１０及び１６１４は表面１６０８において屈折及び散乱する。光子１６０２が衛星１６０４に向かって大気１６１６を通って伝播し続けると、ビーム１６０１はまたさらに変化する。この実施例では、ビーム１６０１状の光子１６０２は大気１６１６中で散乱、拡散、及び吸収される。
【００９０】
図に示すように、大気１６１６中には雲１６２４が存在する可能性がある。雲により、ビーム１６０１が大気１６１６中を移動するときに、ビーム１６０１にさらなる変化が起こりうる。例えば、雲１６２４により、ビーム１６０１の一部１６２０の光子１６０２が、大気１６１６中に散乱、拡散、反射、及び/又は屈折する。ビーム１６０１状の光子１６０２は、衛星１６０４に向かって大気１６１６中及び大気圏外空間１６２５を伝播する。
【００９１】
この実施例で示すように、ビーム１６０１状の光子１６０２の一部のみが衛星１６０４に到達することができる。光子１６０２の他の部分は、水１６０６の中、大気１６１６中、雲１６２４の中、及び大気圏外空間１６２５中に散乱しうる。この実施例では、ビーム１６０１は、例えば図２の波面管理システム２０２等の波面管理システムを使用せずに、潜水艦１６００から送信されたビームであってよい。
【００９２】
ここで、有利な実施形態にしたがって、波面管理システムの使用を示す図である図１７を参照する。この実施例では、波面管理システム１７００は、図２の波面管理システム２０２の一実行形態の一例である。潜水艦１７０１は図２の発信源２００の一実行形態の一例である。ある有利な実施形態では、波面管理システム１７００の発信源はその他何らかの好適な地表下プラットフォームであってよい。
【００９３】
この実施例では、波面管理システム１７００を使用して、潜水艦１７０１から衛星１７０４まで複数の媒体１７０５を通してビーム１７０３状の光子１７０２を伝送する。複数の媒体１７０５は、例えば水１７０６、大気１７１２、雲１７１４、及び大気圏外空間１７１６を含む。
【００９４】
これらの実施例では、波面管理システム１７００は水１７０６の中をビーム１７０３状の光子１７０２が伝播する間、ビーム１７０３の特性を変化させるように構成されている。例えば、波面管理システム１７００は、水１７０６の中のビーム１７０３の散乱、拡散、吸収及び/又はその他何らかの特性を変化させるように構成されている。
【００９５】
これらの実施例では、波面管理システム１７００は、例えば図２の光子生成システム２０４等の光子生成システムを含むことができる。この光子生成システムは、青色レーザーの集合体の形態であってよい。これら青色レーザーは、ビーム１７０３状の光子１７０２を伝送する。さらに、これら青色レーザーは潜水艦１７０１に関連する構造物１７０８を介してビーム１７０３を伝送する。第１要素は、第２要素に固定される、第２要素に接着される、第２要素に留められる、及び/又はその他何らかの好適なやり方で第２要素に接続されることによって第２要素に関連すると考慮することができる。第１要素はまた、第２要素の一部及び/又は延長部として形成されることによって第２要素と関連すると考慮することも可能である。
【００９６】
これらの実施例では、構造物１７０８は潜水艦１７０１の外部に取り付けられることによって潜水艦１７０１と関連している。他の有利な実施形態では、構造物１７０８は潜水艦１７０１の一部であってよく、又は潜水艦１７０１内部に位置していてよい。これらの実施例では、ビーム１７０３は波面管理システム１７００に関連する、例えば図２の光学システム２０５等の光学システムを通して構造物１７０８を通過することができる。
【００９７】
ビーム１７０３は波面管理システム１７００によって成形される。このビーム１７０３の成形により、光子１７０２のビーム１７０３の特性が変化する。ビーム１７０３の成形により、衛星１７０４に光子１７０２の焦点をさらに合わせることが可能になる。ビーム１７０３の成形を使用して、使用目的のためにビーム１７０３の照準を合わせることもできる。例えば、ビーム１７０３は、水中生物を刺激する、光子吸収要素を飽和させる、検知及び/又は監視機能を実施する、通信を提供する、及び/又は武器システムに照準を合わせるために成形することができる。
【００９８】
この実施例では、ビーム１７０３は水１７０６の中及び水１７０６の表面１７１０を移動する。波面管理システム１７００は、表面１７１０において発生しうるビーム１７０３の変化を考慮に入れる。例えば、波面管理システム１７００はビーム１７０３を成形し、ビーム１７０３が表面１７１０を通って移動するときに、ビーム１７０３の特性を変化させる。図に示すように、波面管理システム１７００は、表面１７１０におけるビーム１７０３の屈折及び分散を変化させるように構成されている。
【００９９】
ビーム１７０３状の光子１７０２は、大気１７１２中を通過する。波面管理システム１７００は、ビーム１７０３が大気１７１２中を伝播するときに、ビーム１７０３の特性を変化させるようにさらに構成されている。図に示すように、波面管理システム１７００はまた、ビーム１７０３が雲１７１４及び大気圏外空間１７１６を通って伝播するときに、ビーム１７０３の特性を変化させるようにも構成されている。例えば、波面管理システム１７００は、ビーム１７０３が大気１７１２、雲１７１４、及び大気圏外空間１７１６を通過するときに、ビーム１７０３状の光子１７０２の散乱、拡散、反射、及び屈折を変化させるように構成されている。
【０１００】
この実施例では、波面管理システム１７００はビーム１７０３の経路１７１８の焦点を衛星１７０４に合わせることができる。この実施例では、ビーム１７０３は、図１６の衛星１６０４に対するビーム１６０１よりも、衛星１７０４に対する焦点がさらに合っている。さらに、図に示すこの実施例では、衛星１７０４に到達できるビーム１７０３状の光子１７０２の部分はより大きい。
【０１０１】
異なる有利な実施形態は、２つの媒体間の遷移部は常に変化している可能性があることを考慮し認識している。例えば、水及び大気間の遷移部の表面は、表面に沿って通過する波によって常に変化する可能性がある。異なる有利な実施形態は、表面が変化すると、表面を通過するビームの特性もまた変化しうることを考慮し認識する。異なる有利な実施形態は、媒体１７０５内での、及び表面１７１０における変化を考慮する波面管理システムが望ましくあり得ることを考慮し認識する。
【０１０２】
ここで、有利な実施形態にしたがって、光子を伝送する潜水艦を示す図である図１８を参照する。この実施例では、潜水艦１８００は水１８０４を介して衛星１８０６まで光子１８０２を伝送する。潜水艦１８００は図１の発信源１１８の一例である。
【０１０３】
この実施例では、ビーム１８０８状の光子１８０２が水１８０４を介して伝送される。図に示すように、光子１８０２は水１８０４の中で散乱、分散、及び回折する。水１８０４の表面１８１０において、ビーム１８０８状の光子１８０２は複数の方向１８０９に屈折する。光子１８０２は大気１８１２中を複数の方向１８０９に伝送される。図に示すように、大気１８１２中を通過する光子１８０２の一部のみが衛星１８０６に到達することができる。
【０１０４】
光子１８０２は、異なる角度で光子１８０２が表面１８１０にぶつかることによって、複数の方向１８０９に屈折する。光子１８０２は、表面１８１０に沿って通過する波１８１４のために、異なる角度で表面１８１０にぶつかりうる。波１８１４が表面１８１０に沿って通過すると、光子１８０２が表面１８１０を通過する角度が変化する。この角度の変化により、図に示すように、光子１８０２が複数の方向１８０９に屈折する。これらの実施例では、波１８１４は水１８０４及び大気１８１２間の遷移部の一例である。
【０１０５】
ここで、有利な実施形態にしたがって、表面の波の状態をマップする波面管理システムの使用を示す図である図１９を参照する。この実施例では、潜水艦１９００は波面管理システム１９０１を使用して、光子１９０２を水１９０４を介して衛星１９０６まで伝送する。この実施例では、波面管理システム１９０１は、図２の波面管理システム２０２の一実行形態の一例である。波面管理システム１９０１は、波１９０８が水１９０４の表面１９１０に沿って通過するときに、光子１９０２の焦点を合わせるように構成されている。
【０１０６】
この実施例では、波面管理システム１９０１は表面１９１０についての情報を集めるように構成されている。例えば、波面管理システム１９０１は、波１９０８の形成及び通過を表面１９１０に沿って追跡する。さらに具体的には、波面管理システム１９０１は、表面１９１０での波１９０８の形状を追跡して、光子１９０２が表面１９１０にぶつかりうる角度を判断することができる。
【０１０７】
潜水艦１９００が水１９０４を通して光子１９０２を伝送するときに、波面管理システム１９０１は波１９０８の形状を追跡するために、表面１９１０における光子１９０２の反射１９１２を監視する。言い換えると、波面管理システム１９０１は光子１９０２の反射１９１２を監視して、光子１９０２が表面１９１０にぶつかる角度についての情報を収集する。この情報は、波面管理システム１９０１によってビーム１９０３状の光子１９０２を制御するのに使用される。
【０１０８】
言い換えれば、波面管理システム１９０１はこの情報を使用して、ビーム１９０３の伝送中に、ビーム１９０３状の光子１９０２の特性を制御する。このように、波面管理システム１９０１は、光子１９０２の表面１９１０における複数の屈折方向を制御することができる。波面管理システム１９０１はビーム１９０３状の光子１９０２の屈折を制御することによって、潜水艦１９００から伝送された光子１９０２が衛星１９０６に到達する割合を増やすことができる。
【０１０９】
ここで、有利な実施形態にしたがって、波面管理システムを示す図である図２０を参照する。この実施例では、衛星２０００が大気２０１６を介して潜水艦２００６まで光子２００２を伝送する。この実施例では、衛星２０００は波面管理システム２００８を使用して、複数の媒体２０１０を通る光子２００２の特性と伝送を制御する。
【０１１０】
この実施例では、複数の媒体２０１０は大気圏外空間２０１２、雲２０１４、大気２０１６、表面２０１８、水２０２０、及び/又はその他好適な媒体を含む。波面管理システム２００８は、複数の媒体２０１０を通るビーム２０２２状の光子２００２の特性を制御するように構成されている。例えば、波面管理システム２００８は、複数の媒体２０１０を通る光子２００２の散乱、拡散、反射、回折、及び屈折を制御することができる。
【０１１１】
ここで、有利な実施形態にしたがって、光信号の伝送を管理するプロセスのフロー図である図２１を参照する。図２１に示すプロセスは、例えば図２の波面管理システム２０２等の波面管理システムを使用して実行可能である。
【０１１２】
このプロセスは、第１媒体の第１の複数の特徴を特定することによって開始する（操作２１００）。このプロセスは次に、第２媒体の第２の複数の特徴を特定する（操作２１０２）。その後プロセスは、第１媒体及び第２媒体間の遷移部の第３の複数の特徴を特定する（操作２１０４）。
【０１１３】
このプロセスはその後、第２媒体の対象物の位置を特定する（操作２１０６）。その後、このプロセスは、光信号が第１媒体、遷移部、第２媒体を通り、複数の所望の特性を有して対象物まで伝播するように、第１の複数の特徴、第２の複数の特徴、第３の複数の特徴、及び対象物の位置を使用して、第１媒体内で光信号を生成し（操作２１０８）、その後プロセスは終了する。
【０１１４】
この実施例では、光信号が遷移部を通って伝播することによって、光信号の焦点が変化して、光信号が対象物に到達する時に光信号に複数の所望の特性が付与されうる。
【０１１５】
これら実施例では、操作２１０８における光信号の生成にはまた、第１媒体、第２媒体、及び遷移部のうちの少なくとも一つを変化させることが含まれうる。例えば、第１媒体の一部の複数の特徴は、第１の複数の特徴、第２の複数の特徴、及び第３の複数の特徴のうちの少なくとも一つを考慮して変化させることができる。この変更により、第１媒体の変更部分を形成することができ、これを介して光信号が飛び、複数の所望の特性を有して第２媒体内の対象物に到達することができる。
【０１１６】
第１媒体、第２媒体及び/又は遷移部の修正は、実施例において、第１媒体、第２媒体及び/又は遷移部を介してエフェクタを伝送して、媒体及び/又は遷移部の特徴を変化させることによって行うことができる。
【０１１７】
その他有利な実施形態では、図２１に示すプロセスと同様のプロセスを、２つの媒体及び１つの遷移部を超えるものに対して実行可能である。
【０１１８】
ここで、有利な実施形態にしたがって、複数の媒体及び/又は複数の遷移部を特定するプロセスのフロー図を示す図である図２２を参照する。図２２に示すプロセスは、図２１に示すプロセスの実行前に実行することができる。さらに、図２２に示すプロセスは、例えば図２の波面管理システム２０２等の波面管理システムを使用して実行することができる。
【０１１９】
このプロセスは、光信号を発信源から対象物まで伝送するための複数の媒体を特定することによって開始する（操作２２００）。このプロセスは次に、光信号が発信源と対象物の間を移動するときに一より多い媒体が存在するか否かを判断する（操作２２０２）。一つの媒体しか存在しない場合、このプロセスは次に、媒体の複数の特徴を特定する（操作２２０４）。その後、このプロセスは、光信号が媒体を通って、複数の所望の特性を有して対象物まで伝播するように、複数の特徴及び対象物の位置を使用して、媒体内で光信号を生成し（操作２２０６）、その後プロセスは終了する。
【０１２０】
そうでなく、一よりも多い媒体が存在する場合、このプロセスは媒体と、媒体間の複数の遷移部を特定する（操作２２０８）。このプロセスは次に、特定された各媒体と、特定された媒体間の複数の遷移部のうちの各遷移部についての複数の特徴を特定する（操作２２１０）。その後、このプロセスは、光信号が、特定された媒体を通って、複数の所望の特性を有して対象物まで伝播するように、特定された各媒体と、複数の遷移部のうちの各遷移部についての複数の特徴、及び対象物の位置を使用して、特定の媒体で光信号を生成する（操作２２１２）。その後プロセスは終了する。
【０１２１】
ここで、有利な実施形態にしたがって、表面のマッピングプロセスのフロー図を示す図である図２３を参照する。図２３に示すプロセスは、例えば図２の波面管理システム２０２等の波面管理システムを使用して実行可能である。
【０１２２】
このプロセスは、ビーム状の光子をある媒体を介して別の媒体に向かって伝送することによって開始する（操作２３００）。このプロセスは次に、光子の光特性についての情報を収集して、光子の光特性の変化を追跡することができる（操作２３０２）。これらの実施例では、複数の異なる方法を使用して操作２３０２を実行することができる。情報は、光子が媒体を通って伝播するときの、光子の屈折、反射、後方散乱、及び/又はホログラフィック画像を検出することによって収集することができる。これらの実施例では、光子の屈折及び/又は反射は、２つの媒体間の遷移部において検出可能である。
【０１２３】
ある有利な実施形態では、近距離場、中距離場、及び/又は遠距離場におけるビーム状の光子の後方散乱を監視することによって、操作２３０２を実行することができる。後方散乱とは、発信元の方向への光子の反射である。
【０１２４】
他の有利な実施形態では、操作２３０２は任意の距離において光子の特徴のホログラフィック画像を監視することによって行うことができる。さらに別の有利な実施形態では、操作２３０２は、受信機における光子の伝送特性を監視することによって行うことができる。さらに、受信機はまた送信機と通信して、これら光特性の変化を追跡することも可能である。
【０１２５】
さらに別の有利な実施形態では、光子が遠隔対象物で反射する時に、光子の光特性を監視して、光子の光特性の変化を追跡することによって、操作２３０２を行うことができる。これらの実施例では、上述した一又は複数の方法を使用して、操作２３０２を実行することができる。このプロセスは次にこの情報を使用して、各媒体と、媒体間の遷移部についての複数の特徴を特定することができる（操作２３０４）。
【０１２６】
このプロセスは次に、各媒体と、媒体間の遷移部についての複数の特徴を使用して、ビームの特性を制御することができ（操作２３０６）、その後プロセスは終了する。つまり、波面管理システムは、媒体と、媒体間の遷移部の特徴に基づいて、光子の伝送を制御する。例えば、波面管理システムは表面マッピングを使用して、伝送中に光子が屈折する複数の方向を低減する。
【０１２７】
異なる実施形態のフロー図及びブロック図は、異なる有利な実施形態の装置及び方法の幾つかの可能性のある実行形態のアーキテクチャ、機能性及び操作を示すものである。これに関して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び/又は操作又はステップの一部を表しうる。ある代替実行形態では、ブロックに注記された一つの機能又は複数の機能は省略することができる、あるいは図に示す順番とは別の順番で行うことができる。例えば、ある場合には、連続して示す２つのブロックはほぼ同時に実行することができる、又はブロックはその含まれる機能性によりしばしば逆の順番で実行することができる。
【０１２８】
したがって、異なる有利な実施形態は光子の伝送を管理する方法及び装置を提供する。ある有利な実施形態では、液体中のビーム状の光子の伝送についての複数のパラメータは、その液体の複数の特徴を利用して特定され、複数の選択パラメータが形成される。光子は、複数の選択パラメータを使用して、液体中を対象物までビーム状で伝送される。当然ながら、異なる有利な実施形態を他の媒体及び/又は媒体の組み合わせに適用することが可能である。
【０１２９】
上述した一又は複数の異なる有利な実施形態は、光子が複数の媒体を通って移動し対象物に到達する時に起こる散乱及び/又はその他の変化を考慮して、伝送を調節する能力を提供する。
【０１３０】
一又は複数の異なる有利な実施形態により、光信号、ビーム、及び/又はその他の好適な形態での光子の伝送は、対象物において複数の所望の特性を有して対象物又は目的地に到達するように、実行することができる。
【０１３１】
異なる有利な実施形態の説明は、図示及び説明目的で記載されており、開示された形の実施形態を包括する又は限定するものではない。
【０１３２】
潜水艦に関する異なる有利な実施形態を説明してきたが、異なる有利な実施形態はまた幾つかの有利な実施形態を他の種類のプラットフォームに適用することができることも認識している。例えば非限定的に、他の有利な実施形態を可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、地上構造物、水上構造物、宇宙基盤の構造物、及び/又はその他何らかの好適な物体に適用することが可能である。さらに具体的には、異なる有利な実施形態は例えば非限定的に、航空機、バス、人員運搬車、タンク、列車、自動車、宇宙機、宇宙ステーション、衛星、惑星探査船、水上艦、パワープラント、ダム、製造施設、建造物、及び/又はその他何らかの好適な物体に適用することが可能である。
【０１３３】
当業者には、複数の修正及び変更が明らかである。さらに異なる有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比べて、異なる利点を提供することができる。選択された一つの又は複数の実施形態は、実施形態の原理と実際の応用形態を最適に説明するために、そして当業者が特定の使用に好適なさまざまな修正が施された様々な実施形態の開示内容を理解することができるように、選択され説明された。また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
光子の伝送を管理する方法であって：
液体（１０４）の複数の特徴を利用して、ビーム状の光子を液体中に伝送するための複数のパラメータを特定して複数の選択パラメータを形成し；
複数の選択パラメータを使用して、ビーム状の光子を対象物まで液体中に伝送して光子の伝送を形成する
ことを含む方法。
（態様２）
複数の選択パラメータを使用してビーム状の光子を対象物まで液体中に伝送するステップが：
複数の現在のパラメータから複数の選択パラメータへ光子の液体中の伝送を修正する
ことを含む、態様１に記載の方法。
（態様３）
複数の選択パラメータを使用してビーム状の光子を対象物まで液体中に伝送するステップが：
複数の選択パラメータを使用して、ビームの経路に沿って液体の複数の特徴を変化させ、
経路に沿ってビームを伝送する
ことを含む、態様１に記載の方法。
（態様４）
複数の選択パラメータを使用して、ビームの経路に沿って液体の複数の特徴を変化させるステップが：
電磁場、レーザー、無線周波電磁界、Ｘ線、気泡、導管、熱、圧力、塩分、導波管、光ファイバー、イオン化粒子、エネルギー力、有機飽和吸収体のうちの少なくとも一つから選択されたエフェクタを使用して、複数の選択パラメータを使用して、ビームの経路に沿って液体の複数の特徴を変化させる
ことを含む、態様３に記載の方法。
（態様５）
複数の選択パラメータを使用してビーム状の光子を対象物まで液体中に伝送するステップが：
ビームの複数の特性を設定する
ことをさらに含む、態様３に記載の方法。
（態様６）
ビームの複数の特性を設定するステップが：
ビームの複数の特性が、方向、焦点、電力、傾き、傾斜角度、位相、波長、振幅、開口サイズ、及び波面のうちの少なくとも一つから選択される、ビームの複数の特性を設定する
ことを含む、態様５に記載の方法。
（態様７）
初期ビーム状の初期光子を対象物まで液体中に伝送して、初期伝送を形成し；
初期伝送に応じて液体の複数の特徴を特定する
ことをさらに含む、態様１に記載の方法。
（態様８）
伝送に応じて、液体の複数の特徴を特定するステップが：
ビーム状の光子の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成し、
前記応答から液体の複数の特徴を特定する
ことを含む、態様７に記載の方法。
（態様９）
ビーム状の光子の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成するステップが：
ビーム状の光子の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成し、屈折及び反射は、ビーム状の光子が液体及び空気の間の遷移部に接触したことへの応答である
ことを含む、態様８に記載の方法。
（態様１０）
光子を生成する光子生成システムと、
波面管理システムに関連する光子生成システムによって生成された光子の複数の特性を制御する波面管理システム
を含む装置。
（態様１１）
波面管理システムが、光子生成システムによって生成された光子の複数の特性を変化させるように構成されている、態様１０に記載の装置。
（態様１２）
光子生成システムが、レーザーシステム、変形可能なミラーシステム、及びレンズシステムのうちの少なくとも一つを含む、態様１０に記載の装置。
（態様１３）
波面管理システムが、
ビーム状の光子の焦点を合わせるように構成されている光学システム
をさらに含む、態様１１に記載の装置。
（態様１４）
ビーム状の光子が移動する複数の媒体の複数の特徴を検出することができるセンサ
をさらに含む、態様１０に記載の装置。
（態様１５）
波面管理システムが、液体の複数の特徴を使用して、ビーム状の光子を液体中に伝送するための複数のパラメータを特定して、複数の選択パラメータを形成し、複数の選択パラメータを使用して、ビーム状の光子を対象物まで液体中に伝送するように構成されている、態様１０に記載の装置。
（態様１６）
波面管理システムが、複数の現在のパラメータから複数の選択パラメータに液体中の光子の伝送を修正するように構成されている、態様１５に記載の装置。
（態様１７）
波面管理システムが、複数の選択パラメータを使用して、ビームの経路に沿って液体の複数の特徴を変化させて、前記ビームを経路に沿って伝送するように構成されている、態様１５に記載の装置。
（態様１８）
波面管理システムが、ビームの複数の特性を設定するように構成されている、態様１５に記載の装置。
（態様１９）
波面管理システムが、ビーム状の光子の屈折、反射、後方散乱、及びホログラフィック画像のうちの少なくとも一つを検出して応答を形成し、前記応答から液体の複数の特徴を特定するように構成されている、態様１５に記載の装置。
（態様２０）
波面管理システムがさらに、第１媒体の第１の複数の特徴、第２媒体の第２の複数の特徴、第１媒体及び第２媒体間の遷移部の第３の複数の特徴、及び第２媒体中の対象物の位置を特定し、第１の複数の特徴、第２の複数の特徴、第３の複数の特徴及び対象物の位置を使用して、第１媒体内で光子を含む光信号を生成するように構成されており、光信号が第１媒体、遷移部、及び第２媒体を通って伝播し、対象物において複数の所望の特性を有して対象物に到達する、態様１０に記載の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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